(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202022017807.X
(22)申请日 2020.09.16
(73)专利权人 广西大学行健文理学院
地址 530005 广西壮族自治区南宁市秀灵
路75号
(72)发明人 贾丽斯 于成英 王浩楠 赖立强
唐秋丽
(51)Int.Cl.
G01N 11/12(2006.01)
(54)实用新型名称一种测量粘滞系数的实验装置(57)摘要本实用新型公开一种测量粘滞系数的实验装置，包括底座、量筒组、门架、电源、单片机、相配合的第一激光发射器和第一激光接收器、相配合的第二激光发射器和第二激光接收器；其中，所述量筒组包括同轴套设、且内径均不相同的第一量筒、第二量筒和第三量筒，所述第一量筒、第二量筒、第三量筒的底端分别与底座可拆卸的密封连接；所述门架包括横梁、第一支架和第二支架，所述横梁位于量筒组的顶部、且固设有小球投放机构。本实用新型公开的一种测量粘滞系数的实验装置，在一套实验装置中能够采用三个不同内径的量筒进行实验，再将实验结果加和求平均，减少量筒边界效应对实验的影响，减小实验 的计算误差。权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 213239842 U 2021.05.18
C N 213239842
U
1.一种测量粘滞系数的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括底座(1)、量筒组
(2)、门架(5)、电源、单片机、相配合的第一激光发射器(31)和第一激光接收器(41)、相配合的第二激光发射器(32)和第二激光接收器(42)；
其中，所述量筒组(2)包括同轴套设、且内径均不相同的第一量筒(21)、第二量筒(22)和第三量筒(23)，
所述第一量筒(21)、第二量筒(22)、第三量筒(23)的底端分别与底座(1)可拆卸的密封连接；
所述门架(5)包括横梁(53)、第一支架(51)和第二支架(52)，所述第一支架(51)和第二支架(52)对称的分布在量筒组(2)的两侧，且第一支架(51)和第二支架(52)的底端分别与底座(1)固定连接，顶端分别与横梁(53)的两端滑动连接，所述横梁(53)位于量筒组(2)的顶部、且固设有小球投放机构(50)，所述小球投放机构(50)位于量筒组的轴向方向上；
所述单片机与第一激光发射器(31)、第一激光接收器(41)、第二激光发射器(32)和第二激光接收器(42)电信号连接；所述电源用于给单片机、第一激光发射器(31)、第一激光接收器(41)、第二激光发射器(32)和第二激光接收器(42)供电。
2.根据权利要求1所述的测量粘滞系数的实验装置，其特征在于，所述量筒组(2)的底端为呈环状的V形结构，所述底座(1)设有与量筒组(2)底端插接的环状V形槽组，所述量筒组(2)的每个量筒底端的V形结构与相配合的环状V形槽之间均设有环状V形橡胶垫，所述环状V形橡胶垫与相配合的量筒底端或环状V形槽中的一个固定连接。 3.根据权利要求1所述的测量粘滞系数的实验装置，其特征在于，所述底座(1)的顶面为平面，所述量筒组(2)底端固设有环状吸盘，所述量筒组(2)与底座(1)通过环状吸盘与平面的配合实现可拆卸的密封连接。
4.根据权利要求1所述的测量粘滞系数的实验装置，其特征在于，所述小球投放机构(50)为圆柱形空心结构或漏斗形结构中的一种。
权 利 要 求 书1/1页CN 213239842 U
一种测量粘滞系数的实验装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种物理实验装置，尤其涉及一种测量粘滞系数的实验装置。
背景技术
[0002]目前，在落球法测量液体粘滞系数实验的计算方法中，采用斯托克斯推导出的粘滞力公式，该理论推导的前提条件是在无限扩展的液体中，而在现有的实验测量过程中，容器边界效应对球体受到的粘滞力有影响，因此，采用以下与圆柱形容器内径R相关的修正公式，粘滞力F＝6πηvr(1+Ar/R)，其中A为修正系数，根据不同的容器内径范围进行变化，通常A取常数2.4。上述现有技术，无论容器内径的为多少，均采用上述修正值公式进行修正，因此，进行的修正后的实验结果存在较大的误差。
实用新型内容
[0003]针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种测量粘滞系数的实验装置，旨在解决现有实验装置只针对同一内径的量筒测量，量筒边界的修正项误差始终不变，导致实验数据误差较大等问题。
[0004]为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
[0005]一种测量粘滞系数的实验装置，包括底座、量筒组、门架、电源、单片机、相配合的第一激光发射器和第一激光接收器、相配合的第二激光发射器和第二激光接收器；其中，所述量筒组包括同轴套设、且内径均不相同的第一量筒、第二量筒和第三量筒，所述第一量筒、第二量筒、第三量筒的底端分别与底座可拆卸的密封连接；所述门架包括横梁、第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架对称的分布在量筒组的两侧，且第一支架和第二支架的底端分别与底座固定连接，顶端分别与横梁的两端滑动连接，所述横梁位于量筒组的顶部、且固设有小球投放机构，所述小球投放机构位于量筒组的轴向方向上；所述单片机与第一激光发射器、第一激光接收器、第二激光发射器和第二激光接收器电信号连接；所述电源用于给单片机、第一激光发射器、第一激光接收器、第二激光发射器和第二激光接收器供电。
[0006]本技术方案中，采用三个内径不同的量筒装载待测液体，并对测得结果算出的粘滞系数加和求平均，能够减小量筒边界效应带来的误差影响，提高实验的计算精度；实验过程中，具体的量筒拆装过程为：实验准备过程中，先将三个量筒同轴的固定安装于底座，在第一量筒内部倒入待测液体并进行第一
阶段实验；第一阶段实验完成后调节横梁的高度，拆卸第一量筒并在第二量筒内部补充待测液体至初始高度，调节横梁的高度至初始高度，并进行第二阶段实验；第二阶段实验完成后调节横梁的高度，拆卸第二量筒，并在第三量筒内部补充待测液体至初始高度，调节横梁的高度至初始高度，并进行第三阶段实验；最后将三个阶段实验计算出的粘滞系数加和求平均，得到量筒边界效应影响较小的准确数据。[0007]进一步的技术方案为，量筒组的底端为呈环状的V形结构，所述底座设有与量筒组底端插接的环状V形槽组，所述量筒组的每个量筒底端的V形结构与相配合的环状V形槽之
间均设有环状V形橡胶垫，所述环状V形橡胶垫与相配合的量筒底端或环状V形槽中的一个固定连接。本技术方案，每个量筒的环状V形结构和相配合的环状V形槽是通过与环状V形橡胶垫的紧配合实现可拆卸的密封连接，本技术方案的结构拆装方便，成本较低。
[0008]进一步的技术方案为，底座的顶面为平面，所述量筒组底端固设有环状吸盘，所述量筒组与底座通过环状吸盘与平面的配合实现可拆卸的密封连接。本技术方案中，吸盘为环状橡胶吸盘，在无外力作用下，截面呈弧形结构、且方向向下，通过外力挤压环形吸盘弧形结构内的空气，使环形吸盘内部的气压小于外部，从而实现底座与量筒的密封连接，再通过外力拉拔量筒又能够实现拆卸。
[0009]进一步的技术方案为，小球投放机构为圆柱形空心结构或漏斗形结构中的一种。[0010]与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果是：
[0011]本实用新型提供的一种测量粘滞系数的实验装置，在一套实验装置中能够采用三个不同内径的量筒进行实验，再将实验结果加和求平均，来减少量筒边界效应对实验的影响，减小实验的计算误差。
附图说明
[0012]图1为：本实用新型所述一种测量粘滞系数的实验装置的结构示意图。
[0013]图2为：本实用新型所述底座的结构示意图。
[0014]图3为：本实用新型所述环状V形橡胶垫的密封结构示意图。
[0015]图4为：本实用新型所述环状V形吸盘的密封结构示意图。
[0016]图中，1、底座，11、第一环状V形槽，12、第二环状V形槽，13、第三环状V形槽，10、环状V形橡胶垫，2、量筒组，21、第一量筒，211、第一环状V形结构，212、第一环状吸盘，22、第二量筒，23、第三量筒，31、第一激光发射器，32、第二激光发射器，41、第一激光接收器，42、第二激光接收器，5、门架、51、第一支架、52、第二支架，53、横梁，50、小球投放机构，6、小球。
具体实施方式
[0017]为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图1至4予以说明。
[0018]如图1至3所示，本实施方式提供一种测量粘滞系数的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括底座1、量筒组2、门架5、电源、单片机、相配合的第一激光发射器31和第一激光接收器41、相配合的第二激光发射器32和第二激光接收器42；
[0019]其中，所述量筒组2包括同轴套设、且内径均不相同的第一量筒21、第二量筒22和第三量筒23，所述第一量筒21、第二量筒22、第三量筒23的底端分别与底座1可拆卸的密封连接，具体地可拆卸的密封连接结构为，第一量筒21、第二量筒22、第三量筒23的底端均为环状V形结构，底座分别设有与第一量筒21、第二量筒22、第三量筒23底端配合的第一环状V 形槽11、第一环状V形槽12、第三环状V形槽13，每组相配合的环状V形结构与环状V形槽之间均设有环状V形橡胶垫，其中，环状V形橡胶垫固设于环状V形槽内部，每个量筒环状V形结构和相配合的环状V形槽是通过与环状V形橡胶垫的紧配合实现可拆卸的密封连接；如图3所示，图3示出了第一量筒21底端的第一环状V形结构211、第一环状V形橡胶垫10和第一环状V 形槽11相配合的结构；
[0020]所述门架5包括横梁53、第一支架51和第二支架52，所述第一支架51和第二支架52对称的分布在量筒组2的两侧，且第一支架51和第二支架52的底端分别与底座1固定连接，顶端分别与横梁53的两端滑
动连接，所述横梁53位于量筒组2的顶部、且固设有小球投放机构50，所述小球投放机构50具体为圆柱形空心结构、且位于量筒组的轴向方向上，其圆柱形空心结构用于投放小球6，使小球6能够沿着量筒的中线竖直地落入待测液体中；其中，横梁53与第一支架51、第二支架52的滑动连接具体为，横梁53的两端分别设有固定夹，两个固定夹分别套设在第一支架51、第二支架52的外环，并通过紧固螺钉固定横梁53两端在第一支架51和第二支架52的位置；
[0021]所述单片机与第一激光发射器31、第一激光接收器41、第二激光发射器32和第二激光接收器42电信号连接；所述电源用于给单片机、第一激光发射器31、第一激光接收器41、第二激光发射器32和第二激光接收器42供电；其中，单片机与激光发射器和激光接收器的工作原理为现有技术，在此不做赘述。
[0022]本实施方式的实验装置采用三个内径不同的第一量筒21、第二量筒22、第三量筒23装载待测液体，并对测得结果算出的粘滞系数加和求平均，能够减小量筒边界效应带来的误差影响，提高实验的计算精度；实验过程中，具体的量筒拆装过程可以为：实验准备过程中，先将三个量筒同轴的固定安装于底座1，在第一量筒21内部倒入待测液体并进行第一阶段实验；第一阶段实验完成后通过第一支架51和第二支架52与横梁两端的滑动连接结构调节横梁53的高度，拆卸第一量筒21并在第二量筒22内部补充待测液体至初始高度，调节横梁53的高度至初始高度，并进行第二阶段实验；第二阶段实验完成后调节横梁53的高度，拆卸第二量筒22，并在第三量筒23内部补充待测液体至初始高度，调节横梁53的高度至初始高度，并进行第三阶段实验；最后将三个阶段实验计算出的粘滞系数加和求平均，得到量筒边界效应
影响较小的准确数据。
[0023]具体的量筒拆装过程还可以为：实验准备过程中，先将最外侧的第三量筒23的固定安装于底座1，在第三量筒23内部倒入待测液体并进行第一阶段实验；第一阶段实验完成后通过第一支架51和第二支架52与横梁两端的滑动连接结构调节横梁53的高度，安装第二量筒22至底座1，调节横梁53的高度至初始高度，并进行第二阶段实验；第二阶段实验完成后调节横梁53的高度，安装第一量筒21至底座1，调节横梁53的高度至初始高度，并进行第三阶段实验；最后将三个阶段实验计算出的粘滞系数加和求平均，得到量筒边界效应影响较小的准确数据。
[0024]上述实施方式示例性的示出了底座1与量筒组2可拆卸的密封连接，在其他实施方式或实际应用中，还可以通过其他结构替代，例如，底座1的顶面为平面，所述量筒组2的底端固设有环状吸盘，所述量筒组2与底座通过环状吸盘与平面的配合实现可拆卸的密封连接，图4示出了第一量筒21底端的第一环状吸盘212与底座1相配合的结构示意图，吸盘具体为环状橡胶吸盘，在无外力作用下，吸盘截面呈弧形结构、且方向向下，通过外力挤压环形吸盘弧形结构内的空气，使环形吸盘内部的气压小于外部，从而实现底座1与量筒的密封连接，再通过外力拉拔量筒又能够实现拆卸。
[0025]上述实施方式示例性的示出了环状V形橡胶垫具体固设于环状V形槽内部的具体结构，在其他实施方式或实际应用中，环状V形橡胶垫还可以固设于量筒的底端，同理能够实现量筒组2与底座1可拆卸的密封连接方式。
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